Alberto – AlbFer

SATSAGEN v.0.8.0.0

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I punti salienti di questa versione sono:

Noise Figure and Gain Analyzer
Digital Phosphor Display
Zero Span
USRP B200mini e NI USRP 2920
Spettrometro AS7265x

Cambiamenti importanti in Satsagen 0.8.0.0

Rimando alla fine dell’articolo l’elenco dei cambiamenti importanti da leggere per non trovarsi eventualmente in difficoltà utilizzando questa nuova versione. Forse andavano collocati qui, ma mi dispiaceva togliere troppo spazio in testa ai punti salienti!

Noise Figure and Gain Analyzer

L’analizzatore di NF/G si integra nello spectrum analyzer di Satsagen con l’ausilio dei marcatori per la configurazione delle frequenze, IF e bandwidth dei dispositivi in prova. L’analizzatore si basa sul metodo Y-Factor.

Occorrente:

Per effettuare le misure occorrono una sorgente di rumore con annessa tabella di caratterizzazione ENR e un dispositivo SDR con adeguata sensibilità supportato da Satsagen. Inoltre sarebbe necessaria, ma comunque facoltativa, un’interfaccia che sia in grado di alimentare a 28V la sorgente di rumore e che sia pilotabile dall’applicazione.

Ho ottenuto dei risultati attendibili e comparabili con strumenti quali l’Eaton 2075 utilizzando un ADALM-PLUTO o un RTL-SDR v3 come ricevitori SDR. Il bandwidth massimo utilizzabile e consigliato per le misure risulta essere di circa 1 MHz con ADALM-PLUTO e di 500 kHz con RTL-SDR v3. Tuttavia si possono utilizzare bandwidth superiori con i suddetti due dispositivi SDR, ma a scapito dei tempi di misura e precisione.

La sorgente di rumore che ho utilizzato nelle prove è una NH 5-12 costruita da Mauro IZ1OTT e caratterizzata in comparazione con una HP346B. La NH 5-12 di Mauro ha ENR media di circa 6.67 dB da 40 MHz a 10368MHz.

Possono essere utilizzati anche altri SDR supportati da Satsagen oltre a quelli citati sopra, ma per quello che ho potuto appurare, non si hanno garanzie di successo nelle misure per tutte le canoniche frequenze radioamatoriali coperte dai dispositivi SDR senza l’impiego di ulteriori LNA da anteporre all’ingresso degli SDR per migliorarne la sensibilità.

La bontà delle misure è legata dal binomio sorgente di rumore e SDR, dove per la sorgente di rumore è importante il valore ENR che sia sufficiente, ma non eccessivo e caratterizzato in una tabella mediante strumentazione professionale. Per gli SDR sono importanti sensibilità di ricezione e ovviamente un adeguato SNR.

Alcune note a riguardo da Mauro IZ1OTT:

<<Data la scarsa sensibilità degli SDR, si raccomanda l’interposizione di un preamplificatore tra il DUT e la SDR, specialmente in caso di misura di DUT con Gain basso (< 20 dB) o addirittura nullo. Riguardo l’ENR delle sorgenti, solo le teste commerciali hanno già una tabella con valori intorno ai 15 dB, adatte quindi per ogni tipo di misura. ENR inferiori, ottenibili con l’interposizione di un attenuatore, possono migliorare la precisione di misura per basse NF (ENR~NF), in ragione di un migliore adattamento tra DUT e sorgente.>>.

Come primo test empirico per escludere che il proprio sistema SDR/sorgente di rumore sia del tutto inutilizzabile, verificare dopo la calibrazione – mantenendo la sorgente di rumore collegata direttamente al RX del SDR – che non siano segnalati errori da Satsagen e che i valori letti di cifra di rumore e di guadagno non oscillino oltre i +/- 0.2dB per tutte le frequenze di misura che ci interessano.

Per quanto riguarda l’interfaccia di alimentazione della sorgente di rumore – al momento della scrittura di questo articolo – si hanno due possibilità di scelta supportate da Satsagen: usare un Arduino Nano o compatibile con questo sketch e uno Step-Up converter più un optoisolatore (schema circuito semplificato, schema circuito con controllo tensione) oppure utilizzare la linea RTS (attivo alto) della seriale del proprio PC (o di una interfaccia seriale USB/Seriale) che piloti un optoisolatore o un mosfet collegati all’alimentazione dei 28V. Va detto che Satsagen offre comunque la possibilità di misure one-shot anche senza l’ausilio della suddetta interfaccia; occorre in questo caso alimentare la sorgente di rumore manualmente nelle fasi di calibrazione e di misura, ovviamente il tutto a scapito di comodità e velocità nelle misure.

Infine, per migliorare l’adattamento d’impedenza verso l’ingresso del SDR, consiglio di inserire il solito attenuatore sull’ingresso RX del SDR, da 1 dB o al massimo 3 dB.

Operazioni preliminari:

Inserimento tabella ENR

Prima di tutto va inserita in Satsagen la tabella ENR in modo che l’applicazione possa caricarla ad ogni avvio del programma. Eseguire Satsagen, andare nella scheda Settings->Computations, aprire il tool di editing della tabella ENR con un click sul pulsante ENR INI Edit Tool:

Inserire a questo punto i valori ENR della sorgente di rumore a nostra disposizione (ricordati di selezionare la casella Append per facilitare l’inserimento dei dati) in questo modo ad esempio per la sorgente che ho utilizzato:

Al termine della compilazione, esportare con un click sul pulsante Export in un file, per esempio Documenti\satsagen\settings\mioENR.ini. Chiudere il tool ed inserire il suddetto percorso completo nella casella File ENR INI e dare OK (per facilitare l’inserimento, fare click sul pulsante … per la scelta diretta del file):

Selezione SDR e interfaccia pilota power noise source

Procedere in questo modo utilizzando un ADALM-PLUTO come SDR:

Andare in Settings->Devices e scegliere, come di consuetudine, il device SDR che si andrà ad utilizzare, in questo caso un ADALM-PLUTO. Mantenere le altre impostazioni così come da immagini:

Andare quindi nella scheda EXT in/Out e configurare l’interfaccia selezionando dalla lista Noise source power interface:

Misurare un DUT amplificatore:

Ad esempio, abbiamo un LNA in banda 23cm di cui vogliamo misurare la cifra di rumore e il guadagno in un bandwidth di 400 kHz:

Avviare lo spectrum analyzer di SATSAGEN
Aprire la tabella marcatori con un click sul pulsante Edit SA markers della toolbar
Compilare i campi ReqFrequency con la frequenza in Hz desiderata, in questo caso 1296000000, Span (è il bandwidth) con 400000 e CalcMode con NF/G (scegliere la voce NF/G dal menu a tendina). Confermiamo la creazione del marcatore con un click sul pulsante Post della toolbar:

A questo punto fare un click sul pulsante ON della scheda NF/G Analyzer:

Se si notano componenti indesiderate o altri transitori nello spettro all’interno della finestra grigia di acquisizione, è possibile spostare tale finestra (il marcatore) manualmente tramite i tasti J e K della tastiera o mediante la rotella del mouse, fino a quando la finestra non comprenda uno spettro “pulito” con solo il noise floor, cercando di evitare di includere la componente DC presente al centro.

SATSAGEN configurerà automaticamente tutti i parametri dello spectrum analyzer quali frequenza centrale, Span, RX gain, FFT size, video filter size ed altro, conformi per la misura di cifra di rumore e guadagno del DUT. Va detto che, terminate le misure, SATSAGEN riporterà tutti i parametri modificati dello spectrum analyzer ai valori utente precedenti.

Connettere il noise source alla porta RX del Pluto e avviare la calibrazione del sistema facendo un click sul pulsante Cal SYS del pannello NF/G Analyzer, dopo circa 12 secondi la calibrazione dovrebbe completarsi e il pulsante Cal SYS diventare di colore verde.

L’interfaccia noise source power come si può notare è più complessa del necessario, in quanto si tratta di un prototipo che ha anche altre funzioni, tra le quali gli ingressi trigger digitali e analogici, la possibilità di pilotare sintetizzatori PLL come l’ADF5355 e switch RF per l’utilizzo in modalità VNA.

La calibrazione del sistema è completata.

Connettere il DUT ed alimentarlo, dopo pochi secondi otterremo le misure di cifra di rumore e gain relative.

SATSAGEN riporta un guadagno del DUT di circa 14,5 dB e di una cifra di rumore di 4.0 dB a 1296 MHz.

Le misure del DUT amplificatore sono terminate. Chiudere l’analizzatore di NF/G cliccando sul pulsante verde ON del pannello NF/G Analyzer o spegnendo lo Spectrum Analyzer.

Misurare un DUT convertente, ad esempio un transverter:

Per misurare un DUT convertente si procede con la stessa modalità vista in precedenza per il DUT amplificatore, con la sola differenza nella compilazione del marcatore, dove per i DUT convertenti si deve inserire anche la frequenza IF, ovvero dell’oscillatore locale del dispositivo in prova. Se si misura come down-converter, la frequenza IF va inserita con segno negativo.

Ad esempio, abbiamo un transverter dei 13 cm e vogliamo misurarlo come down-converter da 2304 MHz a 144MHz:

Avviare lo spectrum analyzer di SATSAGEN
Aprire la tabella marcatori con un click sul pulsante Edit SA markers della toolbar
Riutilizzando un record preesistente di tipo CalcMode NF/G o creandone uno nuovo, compilare i campi ReqFrequency con 2304000000, Span con 400000, IF Frequency con -2160000000 e CalcMode con NF/G. Confermare con un click sul pulsante Post della toolbar la creazione/modifica del marcatore.
Fare un click sul pulsante ON della scheda NF/G Analyzer per avviare l’analizzatore:

Come si può notare, lo spectrum analyzer si sintonizza sulla frequenza in uscita del transverter, 144 MHz (2304MHz-2160MHz=144MHz).

Connettere il noise source alla porta RX del Pluto e avviare la calibrazione del sistema facendo un click sul pulsante Cal SYS del pannello NF/G Analyzer, dopo circa 12 secondi la calibrazione dovrebbe completarsi e il pulsante Cal SYS diventare di colore verde.
Connettere il transverter in prova ed alimentarlo, dopo pochi secondi otterremo le misure di cifra di rumore e gain del DUT convertente:

In prova il no-tune transverter Down East Microwave 2304 MHz WA8NLC

*SATSAGEN misura un guadagno del DUT convertente di circa 14,4 dB e di una cifra di rumore di circa 2,8 dB.*

Le misure del DUT convertente sono terminate. Chiudere l’analizzatore di NF/G cliccando sul pulsante verde ON del pannello NF/G Analyzer o spegnendo lo Spectrum Analyzer.

Digital Phosphor Display

Un analizzatore di spettro può effettuare migliaia di acquisizioni al secondo in base alle impostazioni. A queste alte velocità di acquisizione, per le caratteristiche tipiche dei monitor dei PC attuali e dell’occhio umano, molte delle informazioni visualizzate possono risultare impercettibili e andare irrimediabilmente perse.

Un tempo, alcuni strumenti di misura, come ad esempio gli oscilloscopi, usavano tubi catodici con fosfori a lunga persistenza che permettevano di vedere tanto i veloci transienti quanto di analizzare meglio eventi molto lenti.

Alcuni importanti produttori di analizzatori di spettro hanno pensato di riprodurre digitalmente la caratteristica dei vecchi tubi con fosfori a lunga persistenza, questa tecnologia è chiamata Digital Phosphor Display.

Su suggerimento di Bruno IK1OSG, ho pensato di dotare anche Satsagen del DPD, anche se in una forma credo semplificata.

Dal pannello SA DPD fare click sul pulsante Digital Phosphor Display per attivare tale funzione.

A differenza della già presente funzione di Max Hold che “fotografa” e permette di vedere eventi veloci, purché di intensità maggiore ai precedenti, il DPD mantiene visibili tutti gli spettri acquisiti indipendentemente dall’ampiezza, per un tempo (persistenza) impostabile dall’utente tramite i controlli presenti nel tool panel della finestra DPD. Inoltre le successive sovrapposizioni possono essere discriminate grazie al fatto che il DPD le colora diversamente, passando da una scala che parte dal blu per arrivare al colore rosso. Anche questo livello di profondità di colore è impostabile dall’utente dal tool panel DPD.

Poiché il DPD deve necessariamente contare le occorrenze per ogni punto di risoluzione, gli spettri acquisiti sono riversati da Satsagen in una memoria a matrice bitmap. Per tale ragione è necessario definire la dimensione di lavoro del bitmap. Tale impostazione si effettua dal pannello SA DPD con i controlli Max Data Samples (asse X) e Amp Samples (asse Y), di default i valori sono 1024 x 64.

Un possibile rovescio della medaglia di tale tecnologia è la normalmente più bassa risoluzione rispetto alla visualizzazione classica dello spettro, per cui la visione risulta più “squadrettata”, soprattutto se sottoposta a zoom.

E’ possibile ovviare alla granulosità della visualizzazione del DPD aumentandone la risoluzione tramite i suddetti controlli Amp Samples e Max Data Samples, ma occorre tenere conto del conseguente esponenziale aumento di occupazione di memoria e progressivo carico gravoso della CPU del sistema.

Per venire incontro a tale problematica del DPD e individuare il giusto compromesso nelle impostazioni per qualità di risoluzione e velocità di esecuzione, ho pensato di impostare una finestra di lavoro sull’asse Y dell’ampiezza, in modo che l’utente possa definire il limite minimo e massimo in dBm entro il quale gli Amp Samples sono renderizzati. Tali controlli Min e Max sono accedibili dal riquadro Amplitude nel tool panel della finestra DPD.

In alto la visualizzazione dello spettro aggiornata ogni 16ms circa. In basso la finestra DPD. In questo esempio Sono presenti due sorgenti RF attive, la prima è un CW in scansione da 2447 MHz a 2457 MHz e una sorgente wireless (mouse) in fase di ricerca dispositivo ricevente da circa 2461 MHz a oltre 2475 MHz. Come si può notare, nella visualizzazione classica è visibile soltanto il CW in un istante preciso della scansione.

Riepilogo controlli del Digital Phosphor Display:

Pulsante Digital Phosphor Display: accende o spegne il DPD
Lista Amp Samples: definisce in pixel la risoluzione asse Y
List Max Data Samples: definisce in pixel la risoluzione asse X

Manopole Min e Max: definiscono la finestra di lavoro espressa in dBm nella quale effettuare il rendering asse Y
Pulsante Reset: Azzera la persistenza facendo ripartire il rendering da un display vuoto
Manopola Depth: definisce il livello di profondità della persistenza. Se impostato a 10 come nell’esempio, le acquisizioni che supereranno i 10 hits, perché più frequenti dell’intervallo della persistenza, andranno perse.
Manopola Display Max: definisce il mapping tra il livello di profondità della persistenza e la scala colori. Se impostato come nell’esempio, dove il map è 1 a 1 con il livello di profondità della persistenza, la prima occorrenza sarà in colore blu e la decima in colore rosso. Portando invece ad esempio il Display Max a 5, la prima occorrenza sarà sempre in colore blu, ma dalla quinta alla decima saranno in colore rosso.
Manopola Persistence: definisce la persistenza in secondi a passi di 1 ms per ogni pixel nel display. Per esempio, l’impostazione di 0.23 secondi determina la cancellazione dal display del singolo evento registrato 230ms prima. A fianco della manopola sono visualizzati due valori. Il primo è la persistenza, il secondo è la persistenza massima totale di ogni pixel, in sostanza Depth x Persistence.
Pulsante Res Adapt: Adatta la risoluzione dei dati asse X alla dimensione in pixel della finestra DPD, in modo che eventuali segnali presenti più “stretti” della risoluzione video siano comunque visualizzati. Se si utilizza la funzione di zoom, la funzione Res Adapt andrebbe spenta al fine di usufruire del massimo dettaglio disponibile.
Pulsante Hold: “Congela” la visualizzazione.
Pulsante ZReset: Azzera eventuali fattori di zoom di entrambi gli assi X ed Y.

Zero Span

Zero Span è una modalità dello spectrum analyzer che permette la visualizzazione dell’ampiezza di un segnale in funzione del tempo.

Per attivare questa modalità fare click sul pulsante Zero Span con lo Spectrum Analyzer già in funzione.

Nella modalità Zero Span, i controlli Span MHz, Full Band e Span Coupled sono disattivi e una apposita manopola Time Base è visibile nel pannello.

La frequenza di lavoro può essere specificata come di consueto con il controllo Frequency kHz e il resolution bandwidth con il controllo RBW.

Time Base permette l’impostazione della base tempi con passi di 1 ms, 2 ms, 5 ms, 10 ms, 20ms, 50ms, 100ms e 500ms. Il Time Base si intende per l’intera escursione dell’asse X, quindi per esempio se è impostato a 10 ms, con una scala in dieci divisioni si ottiene 1 ms/div.

I valori sulla scala dell’asse X dello scope sono espressi in ms e sono visualizzati nella precisione dei decimali selezionata dall’utente. La scala potrebbe non terminare con un numero intero, va detto infatti che con un Time Base impostato a 10ms, la scala potrebbe terminare in base alle caratteristiche del sistema per esempio a 10,048ms.

Questo è dovuto anche alla natura intera dei punti che formano la visualizzazione. La formula della risoluzione dell’asse X è la seguente: TimeBase/(1/(MSPS/FFTSize)). Con un TimeBase di 10ms, un MSPS di 8000000 ed FFTSize di 512 si ottengono 156,25 punti. I punti devono essere necessariamente arrotondati a 157, per cui il TimeBase effettivo è di: punti_risoluzione (1/(MSPS/FFTSize)) = 0.010048 secondi.

Alcuni valori della base tempi sono strettamente legati alle frequenze di campionamento disponibili nel dispositivo SDR ed alle caratteristiche del computer in uso. Per esempio se l’hardware SDR non consente sampling rate superiori a 2,4MSPS, i valori di 1ms, 2ms e 5ms non sono disponibili.

Satsagen sceglie automaticamente il sampling rate migliore per il dispositivo SDR selezionato. Per esempio, con un RTL-SDR, Satsagen imposta il sampling rate a 2,4MSPS. Date le costanti di un FFT size di 512 e una risoluzione minima di 40 punti, si ha una base tempi che parte da 10 ms in poi con il suddetto dispositivo. E’ possibile ottenere una impostazione di Time Base più veloce usando SDR più performanti, ma le caratteristiche del computer e dell’applicazione diventano via via sempre più importanti per il corretto funzionamento della modalità Zero Span.

In tali circostanze, possiamo agire tramite la manopola MSPS dai controlli estesi per individuare il sampling rate migliore per il nostro sistema (SDR/Computer/Satsagen) al fine di ottenere una base tempi più veloce in assenza di errori di acquisizione. Per accedere ai controlli estesi, fare click sulla scritta RBW:

Procedura per verificare il corretto funzionamento del modo Zero Span e individuare il migliore sampling rate:

Collegare un generatore esterno modulato in AM al nostro SDR
Avviare lo spectrum analyzer e la modalità Zero Span
Impostare Frequency kHz e RBW adatti per visualizzare il segnale dal generatore
Dal pannello SA Triggers attivare Video e ruotare la manopola Level su un livello idoneo per ottenere una visualizzazione “ferma” del segnale in ingresso. Se occorre, fare click su Level della manopola Trigger per passare da uno Slope negativo a positivo o viceversa.

Ruotare la manopola MSPS aumentando o diminuendone il valore al fine di individuare il più alto sampling rate nel quale la visualizzazione risulti ferma e completa.

In questo caso il sampling rate è superiore alla capacità del sistema per un regolare funzionamento dello Zero Span, si verificano overflow e perdita di informazioni.

Una volta individuato il valore migliore di MSPS, l’impostazione verrà automaticamente salvata e caricata nelle successive sessioni di Satsagen con il dispositivo SDR per il quale si è effettuato il tuning.

Attivando il modo Zero Span, lo spectrum analyzer passa dalla visualizzazione in dominio di frequenza ad una visualizzazione in dominio del tempo, per cui tutte le unità riferite all’asse X del display, ai marcatori ed ai cursori sono espresse in ns, us o ms. I marcatori inseriti in modo Zero Span sono di Type = Time ed hanno il campo Time valorizzato in nanosecondi ed ovviamente non sono disponibili nella modalità classica in dominio di frequenza dello spectrum analyzer; analogamente i marcatori inseriti in dominio di frequenza non sono disponibili in Zero Span.

In modo Zero Span le funzioni di MKR Monitor e di Digital Phosphor Display possono essere attivate, mentre non è possibile aprire waterfall.

Il modo Zero Span non si attiva (il pulsante lampeggia di colore rosso e poi si spegne) nel caso una o più delle seguenti condizioni è vera:

La modalità Full Band è attiva
Il Noise Figure/Gain Analyzer è attivo
Il device di ricezione non è un SDR
Lo spectrum analyzer non è in funzione
Il multithreading non è attivo
Uno dei filtri LO F o E F è attivo
La frequenza impostata è troppo bassa. La frequenza minima impostabile in modo Zero Span corrisponde approssimativamente alla frequenza minima del device SDR più la frequenza di campionamento diviso per otto.

USRP B200mini e NI USRP 2920

Grazie all’infinita generosità dei miei amici radioamatori, ho avuto in prestito per alcuni mesi un USRP B200mini e un NI USRP 2920. Ho pensato potesse essere interessante aggiungere il supporto in Satsagen per i suddetti performanti SDR.

Premetto che i risultati ottenibili in Satsagen non sono unicamente condizionati dalle caratteristiche dei dispositivi SDR collegati, ma in buona parte anche dalla qualità del computer e delle periferiche di comunicazione annesse, oltre ovviamente dalla bontà del software!

Per tali ragioni mi prendo tutte le colpe nel caso non riusciste ad ottenere mediante Satsagen i risultati sperati con i suddetti USRP; la tecnologia di Satsagen è in continua evoluzione e i computer a mia disposizione per lo sviluppo e i test possono non aver avuto i requisiti necessari per il pieno utilizzo di questi performanti SDR.

Se non si desidera il supporto in Satsagen per i dispositivi USRP, è possibile escludero in fase di installazione da custom setup, deselezionando la voce USRP Support sotto DefaultProgram.

B200mini

Come è noto, il prerequisito per ogni hardware che si va ad installare è il driver. Visitare questa pagina Ettus driver per l’installazione in Windows dei pacchetti necessari. Alcuni USRP, come il B200mini, hanno anche bisogno dei file di firmware e FPGA installati sul computer, in modo che possano essere caricati sul dispositivo al primo utilizzo. Questi file sono contenuti nei package UHD; effettua il download e l’installazione del più recente package uhd_x.x.x.x-release_Win32_VS2017.exe dalla directory Windows-10-x64.

Per l’utilizzo del B200mini occorre installarne i driver; dalla suddetta pagina effettuare il download da Download and install Windows UHD USB Drivers, sezione Post-Install Tasks.

Terminata l’installazione di UHD e dei driver, connettere il B200mini ad una porta USB3 del computer e verificare in Gestione computer->Gestione dispositivi che sia presente un Ettus Research LLC B200mini sotto USRPs.

Avviare quindi Satsagen e da Settings->Devices->Model scegliere la voce USRP B200mini. Potrebbero essere necessari circa dieci secondi prima che il dispositivo venga visualizzato, in questo lasso di tempo l’applicazione potrebbe risultare bloccata in quanto impegnata con l’upload del firmware verso il dispositivo.

Controllare nella tab Device Options che la voce CM recv frame size sia selezionata. Questa opzione aggiunge il parametro recv_frame_size=131072 agli argomenti della connessione; è un parametro custom che ho constatato essere utile per migliorare le prestazioni di comunicazione con Satsagen.

A questo punto si può chiudere Settings confermando su Ok e cliccare sul pulsante Power di Satsagen.

Anche in questo caso, al primo collegamento con il B200mini, saranno necessari alcuni secondi prima che l’interfaccia risulti operativa per via dei tempi di upload dei file per la FPGA verso il dispositivo.

Ora si può usare Satsagen come di consueto, collegato con l’SDR B200mini.

Di seguito alcune note importanti per l’utilizzo di B200mini in Satsagen:

Il B200mini ha il transceiver AD9364, della stessa famiglia del AD9363 di ADALM-PLUTO, per cui le caratteristiche di range di frequenza e bandwidth sono simili al Pluto, ma con alcune differenze dovute principalmente al firmware ed alla diversa progettazione del front-end RF.

L’output TX può arrivare a circa 20 dBm su alcune frequenze grazie ad un booster interno
Probabilmente a causa del suddetto amplificatore, il cross-talk risultante è abbastanza importante.
La modalità armonica non è disponibile per il B200mini, in quanto non sono riuscito ad ottenere risultati soddisfacenti già a partire dalla terza armonica dei 2 GHz (6 GHz).
I transceiver AD936x hanno la banda base condivisa tra RX e TX, per cui l’utilizzo in full-duplex può risultare limitato e produrre effetti come la produzione di componenti indesiderate ed altro. Inoltre la calibrazione automatica del TX a cura del firmware del B200mini, richiede che il bandwidth filter del RX sia impostato sempre a 56MHz (il massimo valore).
La FPGA non è programmata come DDS in TX, per cui lo stream TX impegnerà sempre la CPU del computer e la banda USB. Poiche la banda base è condivisa, in un utilizzo full-duplex, come nel caso dello Spectrum Analyzer e del generatore entrambi attivi, il sampling rate della sezione TX è allineato al RX. Se per esempio si impostano 10 MHz di span nello Spectrum Analyzer, Satsagen è costretto a generare ed inviare al dispositivo lo stream TX a circa 20 MSPS. Per tali ragioni, può succedere che una impostazione di span prossima al massimo bandwidth del dispositivo possa addirittura compromettere la bontà dell’output TX, in quanto Satsagen e il computer non riescono a produrre ed inviare uno stream verso il dispositivo senza errori.
Ho notato una leggera lentezza nella quadratura e riduzione automatica della componente DC nei cambi di frequenza in ricezione. Questa lentezza si riflette nei tempi complessivi di scansione quando si utilizza lo Spectrum Analyzer in modalità swept-mode, cioè da 31 MHz di span in poi.

NI USRP 2920

Ho aggiunto il supporto e testato il dispositivo NI USRP 2920 usando il firmware USRP2/N-Series Ettus Research.

Anche altri programmi, come GNU Radio o SDR Console possono utilizzare il NI USRP 2920 con il firmware USRP2/N-Series Ettus Research. Tale configurazione tuttavia non è supportata da National Instruments.

Declino ogni responsabilità in caso di malfunzionamenti, blocchi, perdita di dati o compromissione della sicurezza del PC derivanti da operazioni svolte seguendo questo tutorial.

Il NI USRP 2920 comunica con il computer mediante una connessione di rete gigabit ethernet. Normalmente il NI USRP 2920 di fabbrica ha un indirizzo nella classe C 192.168.10.x. La rete del PC deve essere configurata in modo che possa raggiungere tale indirizzo.

Nella maggior parte dei casi, i PC sono configurati con un indirizzo dinamico in classe C 192.168.1.0, per cui il modo più semplice e veloce per far comunicare il PC con il NI USRP 2920, se per esempio il PC ha indirizzo appartenente alla suddetta classe C, come può essere 192.168.1.100, è di assegnare staticamente al PC l’indirizzo specificando una subnet mask 255.255.0.0 in vece di 255.255.255.0.

Come nel caso del B200mini, visitare questa pagina Ettus driver per l’installazione in Windows del package UHD; effettua il download e l’installazione del più recente package uhd_x.x.x.x-release_Win32_VS2017.exe dalla directory Windows-10-x64.

Una volta installato il package UHD, connettere in rete NI USRP 2920 ed accenderlo.

Da un prompt dei comandi, effettuare un change nella directory di SATSAGEN: cd C:\Program Files (x86)\albfer.com\SATSAGEN quindi eseguire ..\..\UHD\bin\uhd_usrp_probe.exe

L’utility uhd_usrp_probe effettuerà una ricerca dei dispositivi in rete mediante multicast, quindi anche senza conoscere l’indirizzo IP del NI USRP 2920 potrà raggiungerlo ed interrogarlo.

Se l’utility non riconoscerà il dispositivo come USRP2 / N-Series Device, non ne elencherà le caratteristiche e potrà presentare un errore come il seguente:

In tal caso, seguendo le suddette istruzioni potremo caricare il firmware USRP2/N-Series Ettus Research sul nostro NI USRP 2920, in modo che possa esssere “visto” da Satsagen e anche da altri programmi SDR come un USRP2 / N-Series Device.

Una volta terminata l’installazione del firmware mediante l’utility uhd_images_downloader.py, ed aver nuovamente controllato con l’utility uhd_usrp_probe.exe la configurazione del NI USRP 2920, possiamo eseguire Satsagen e collegarlo al SDR.

Avviare quindi Satsagen e da Settings->Devices->Model scegliere la voce USRP2 (N210/2920).

Come si può notare, la modalità armonica per NI USRP 2920 è disponibile.

A questo punto si può chiudere Settings confermando su Ok e cliccare sul pulsante Power di Satsagen.

Ora si può usare Satsagen come di consueto, collegato con l’SDR NI USRP 2920.

Di seguito alcune note importanti per l’utilizzo di NI USRP 2920 in Satsagen:

Il range di frequenze vanno da circa 68 MHz (circa 58 MHz sfruttando 10 MHz di span in sola ricezione) a circa 2,2 GHz.
La modalità armonica è disponibile, attivandola, la ricezione e trasmissione si può estendere da 2,2 GHz fino ad arrivare a 6,4GHz
Il dispositivo non ha una granularità fine nell’impostazione dei sampling rate. Per esempio, se l’utente imposta 4 MHz di Span nello Spectrum Analyzer, corrispondenti a 8 MSPS, Satsagen configurerà il sampling rate di ricezione a 8 MSPS, ma il dispositivo ritornerà il valore di circa 7,7 MSPS. Questo si riflette sull’effettiva scala visualizzata, in uno span inferiore a ciò che l’utente ha richiesto. Anche nella modalità Zero Span, il time base potrebbe non risultare perfettamente in scala con i passi 10 ms, 20 ms, 50 ms, etc, perché direttamente legati al sampling rate del dispositivo. Non so se questa particolarità è dovuta al firmware Ettus Research.
Ho notato che il lock del PLL su alcune determinate frequenze non funziona. Per esempio, con il dispositivo che ho avuto in esame, non è possibile impostare il PLL di TX alla frequenza di 127328760 Hz. Non so se anche questo malfunzionamento è dovuto all’utilizzo di un firmware non NI.
Ho notato altresì una importante lentezza nell’annullamento della componente DC in ricezione in seguito ai cambi di frequenza. Questa lentezza comporta una visualizzazione delle righe di DC quando lo spectrum analyzer è in modalità swept-mode:

400 MHz di span corrispondono a 40 cambi di frequenza del LO di ricezione

Si può ovviare a tale visualizzazione “disturbata” attivando il filtro E F:

L’opzione CBX-120.

Il NI USRP 2920 può ospitare delle opzioni in sostituzione della scheda front-end RF.

Ho potuto testare il NI USRP 2920 con a bordo l’opzione CBX-120, la quale permette di ottenere un range di frequenze in fondamentale da circa 1,2 GHz a 6 GHz.

Questa configurazione è abbastanza singolare, poiché la CBX-120 è normalmente destinata ai più performanti SDR della serie X della NI, difatti con la serie X tale scheda permette di raggiungere 120 MHz di bandwidth, mentre se utilizzata in un NI USRP 2920 si ottengono circa 25 MHz di bandwidth (50 MHz con profondità 8 bit).

Per utilizzare in Satsagen un NI USRP 2920 con a bordo la CBX-120 è necessario selezionare il dispositivo USRP2 (N210/2920) w/CBX120 da Settings->Devices->Model.

La modalità armonica con la CBX-120 non è attivabile.

Spettrometro AS7265x

Da tempo pensavo a quanto sarebbe stato intrigante visualizzare in Satsagen i dati prodotti da uno spettrometro ottico, in una rappresentazione non più come di consueto in MHz, ma in lunghezze d’onda nm!

La recente riproposizione di uno spettrometro dal costo abbordabile per l’hobbista in un noto blog di progetti elettronici, mi ha convinto che doveva essere il momento giusto per realizzare il suddetto desiderio.

Lo spettrometro in questione utilizza tre sensori della AMS, serie AS7265x, capaci ognuno di misurare sei lunghezze d’onda con filtri gaussiani larghi circa 20nm, per un totale di 18 sensori/lunghezze d’onda misurate.

Non si tratta di uno strumento professionale dal costo proibitivo, ma nonostante questo AMS lo propone per svariati campi di applicazione nell’analisi dei materiali, tra i quali l’anticontraffazione, la ricerca di prodotti adulterati, in orticoltura e nella spettroscopia portatile in generale.

Questo articolo scritto da Boris Landoni, Technical Manager di Futura Group, è una completa descrizione dello spettrometro in oggetto.

La demo board che ho utilizzato è pilotabile dal PC tramite una connessione seriale. Poiché i livelli della seriale dello spettrometro sono a 3,3V, risulta conveniente utilizzare una interfaccia USB/seriale come per esempio FTDI232 per completare il collegamento con il PC.

Il mio prototipo di spettrometro AMS AS7265x su breadboard con interfaccia USB/seriale FTDI232

Utilizzare lo spettrometro AS7265x con Satsagen è abbastanza semplice:

Collegare lo spettrometro al PC
Assicurarsi che all’interfaccia USB/seriale sia stata assegnata una porta controllando da gestione dispositivi di Windows che il ramo Porte (COM e LPT) contenga una voce USB Serial Port come nell’immagine seguente

Aprire Satsagen e da Settings->Devices-Models scegliere la voce AS7265X Spectrometer.
Satsagen individuerà automaticamente lo spettrometro interrogando le porte disponibili nel sistema e ne visualizzerà il numero di COM e la versione del dispositivo nella casella Spectrometer Device

Confermare con OK la chiusura di Settings e accendere Satsagen con un click sul pulsante Power, da questo istante il programma farà partire un thread dedicato alla comunicazione con il dispositivo, difatti si noterà dai led dell’interfaccia seriale una costante attività di traffico dati.
Fare click sul pulsante Spectrum Analyzer (Spectrometer) per far partire la visualizzazione dei dati in arrivo dallo spettrometro.

In questo esempio ho puntato lo spettrometro verso lo schermo bianco del PC

I dati in arrivo dai sensori AMS sono visualizzati di default in curve gaussiane su una scala lineare di intensità (I) che va da 0 a 65535, tali curve riproducono le caratteristiche dei reticoli di diffrazione dei sensori.

Se si desidera, è possibile attivare una visualizzazione a barre cliccando sul pulsante Bar Graph:

Tramite il controllo Gain si imposta il guadagno dei sensori su quattro step:

0=1X
1=3,7X
2=16X
3=64X

Mentre dal pannello dedicato Spectrometer è possibile impostare l’integration time (tempo di esposizione) in millisecondi tramite la manopola ITime e la modalità di calibrazione

La calibrazione in sostanza applica una tabella di 18 moltiplicatori ai valori letti dai sensori del dispositivo.

Se si sceglie la voce Device dalla lista Calibration mode, la calibrazione è demandata al dispositivo con i dati contenuti nella memoria dello stesso, mentre la voce Custom permette all’utente di specificare la tabella di calibrazione con un file .INI.

Va fatto notare che la calibrazione demandata al dispositivo è piuttosto impegnativa per le poche risorse del microcontroller del sensore principale, per cui incide sui tempi di sweep time nell’ordine di circa 60ms per ciclo.

L’installazione di Satsagen crea un file di esempio di calibrazione in Documenti\satsagen\settings con nome altdefcfg_SPM.ini. Per rendere attiva la calibrazione Custom è sufficiente aprire con blocco note il suddetto file, modificarne all’occorrenza i valori e salvarlo nella stessa directory con nome altdefcfg.ini, quindi selezionare la voce Custom dalla lista Calibration mode.

Dal pannello normalmente dedicato al Generatore di Satsagen, è possibile comandare l’accensione dei LED a bordo dello spettrometro con un click sul pulsante LEDs

Se si possiede uno spettrometro AMS con LED adatti ad essere variati in intensità, è possibile impostare l’intensità di corrente dei LED mediante il controllo Pwr su quattro step:

1=12,5 mA
2=25 mA
3=50 mA
4=100 mA

Molte delle funzioni di Satsagen usate in ambito RF sono disponibili anche con lo spettrometro, quali i triggers, Min Hold, Max Hold o il Waterfall:

Anche i marcatori possono essere utilizzati, per esempio per misurare differenze di intensità o soprattutto per innescare delle azioni in seguito al superamento di livelli con segnali acustici o producendo delle esportazioni dei dati di lettura.

Se interessati, consiglio la lettura dei paragrafi Marker Monitor e Auto esportazione dati di spettro in questo articolo.

Spero che il supporto dello spettrometro in Satsagen possa tornare utile per chi si approccia in tale ambito, anche solo come utility per testare i dispositivi della serie AS7265x o come riferimento per eventuali sviluppi di applicativi ad-hoc.

Fatemi sapere delle vostre esperienze in merito, grazie!

Cambiamenti importanti in Satsagen 0.8.0.0

Spectrum Analyzer multithreading: Le nuove funzioni di Satsagen quali il Noise Figure analyzer, il Phosphor display e la modalità Zero Span, richiedono un uso importante del multithread con conseguente carico della CPU/core del PC. Poiché ho sempre desiderato che il programma possa essere utilizzato senza che si blocchi anche su PC con poche risorse e non proprio di recente costruzione, ho aggiunto la possibilità di disabilitare il multithreading, con il rovescio della medaglia che ovviamente, una volta disabilitato, alcune delle suddette funzioni non saranno più disponibili, o saranno comunque fruibili, ma in una forma limitata, più lenta. Se occorre, disabilitare quindi la voce Multithreading nella tab Extra in Settings.
Autozoom: In molti mi hanno fatto sapere che la funzione di autozoom era fastidiosa, soprattutto perché annullava un’eventuale impostazione di scala quando si facevano ripartire le scansioni SNA o VNA. Ora l’autozoom è disabilitato di default, inoltre mediante la manopola dB/div è possibile impostare la scala dell’asse Y con passi di 1 dB, 2 dB, 5 dB, 10 dB e via di seguito.

Poiché ora l’autozoom è disabilitato di default, può succedere che in seguito ad un cambiamento di gain o dei livelli del segnale in ingresso, la traccia sullo schermo non sia più visibile; è un’eventualità che può capitare sia in modo spectrum analyzer che in SNA o VNA. In tal caso cliccare sul pulsante TFinder (e accanto alla suddetta manopola dB/div) e Satsagen riporterà in pochi secondi di nuovo visibile la traccia sullo schermo.

Infine, se non si gradisce questa nuova modalità, è possibile ritornare al vecchio modo di zoom delle precedenti versioni abilitando la voce Zoom OldStyle, nella tab Appearance in Settings.

Le opzioni dei dispositivi: Nella tab Devices in Settings, erano presenti delle opzioni relative ai device che permettevano di abilitare il modo armonico, l’auto TX calibration, il direct sampling, etc… Ora questi controlli sono stati spostati e meglio organizzati visivamente in base ai modelli dei dispositivi selezionati, nella nuova tab Device Options sempre sotto Settings.

SATSAGEN v.0.7.2.0

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I punti salienti di questa versione sono:

Marker monitor
Un nuovo Waterfall integrato o su finestra indipendente
Auto esportazione dei dati dello spectrum analyzer
Possibilità di salvare/caricare i dati di calibrazione dello SNA o VNA da menu
Ripristino delle dimensioni e posizione della finestre al riavvio
Gesture su finestra dello scope per spostare frequenza centrale, span e zoom con mouse o su schermo touch
Monitoraggio delle risorse per ridurre blocchi o rallentamenti dell’applicazione
Ed alcune altre aggiunte, miglioramenti e fix

Marker monitor

Abilitando la funzione marker monitor, verrà generato un tono udibile dall’audio del PC con frequenza e intensità dipendenti dai valori del marcatore attualmente selezionato in SATSAGEN. Questa funzione può essere utile per tarare in ampiezza/frequenza segnali o sorgenti senza dover necessariamente osservare lo schermo del PC. Tale funzione si abilita cliccando sul pulsante ON dal pannello MKR Monitor presente nella finestra principale di SATSAGEN ed è operativa sia in modalità Spectrum Analyzer che in SNA o in VNA. Inoltre è possibile utilizzare Marker monitor anche con un Log detector collegato, in questo caso non occorre creare un marcatore di riferimento, in quanto il monitor funzionerà in base alla lettura immediata del detector.

Con le manopole Min e Max si definisce il range di ampiezza di intervento. Nell’esempio sopra, il range va da -80 dBm a 0 dBm.

Con il Type selezionato su Magnitude si otterrà un tono udibile che varierà da 100Hz a 10kHz su scala lineare nel range -80 dBm a 0 dBm.

Per esempio, se il marcatore selezionato indicherà un segnale di -40 dBm verrà generato un tono di circa 5 kHz. Anche il volume del tono audio “seguirà” in percentuale l’ampiezza del segnale indicato dal marcatore. Per cui nell’esempio sopra, il volume del tono a 5 kHz sarà a metà del volume generale impostato tramite la manopola Volume.

Se non si desidera che il volume segua l’ampiezza del marcatore, attivando il pulsante Steady si otterrà un volume flat, ma sempre regolabile nel valore massimo tramite la manopola Volume.

Il pulsante Reverse inverte la scala del tono, per esempio se attivato, si otterrà un tono a 10 kHz con il marcatore a -80 dBm e di 100 Hz con il marcatore a 0 dBm.

I type Frequency e Frequency to/from center configurano il monitor per produrre un tono legato alla frequenza individuata dal marcatore piuttosto che all’ampiezza. Il campo Bandwidth del marcatore selezionato determina il range di frequenza di competenza dei suddetti due type. Questi due type sono ammessi solo nella modalità Spectrum Analyzer, se selezionati mentre si opera in SNA o VNA, verrà ignorata l’impostazione e usato il type Magnitude di default. Di seguito un esempio dell’utilizzo dei type Frequency con lo Spectrum Analyzer:

Creare un nuovo marcatore dalla finestra Edit SA markers table:

Compilare per esempio il campo ReqFrequency con 145000000 e Bandwidth con 100000.

Avviando lo spectrum analyzer, il marcatore appena creato verrà posizionato sul segnale con maggiore intensità ricevuto nel range 144,950 MHz e 145,050 MHz. Il campo LockFrequency verrà automaticamente aggiornato dal programma con la frequenza del segnale con maggiore intensità individuato nel nel range di frequenze definito dal campo Bandwidth.

Con il marker monitor attivato di type Frequency, verrà generato un tono udibile di 100 Hz se il segnale rilevato dal suddetto marcatore si trova a 144,950 MHz e un tono di 10 kHz se il segnale rilevato è a 145,050.

Con il marker monitor attivato di type Frequency to/from center, verrà generato un tono a 100 Hz se il segnale rilevato si trova esattamente alla frequenza richiesta del marcatore, nell’esempio 145 MHz, mentre verranno generati toni a 10 kHz se il segnale si trova a 144,950 MHz o a 145,050 MHz.

La funzione Reverse inverte la scala del tono in entrambi i suddetti type.

Waterfall

Il nuovo Waterfall in questa versione, prevede una risoluzione fissa configurabile in Settings->Appearance, rispetto ad una risoluzione dinamica del precedente Waterfall. Ciò comporta che l’eventuale ridimensionamento della finestra non provoca il reset del Waterfall con la conseguente perdita delle informazioni registrate fino a quel momento.

Inoltre da questa versione è possibile attivare il Waterfall su una finestra indipendente, piuttosto di averlo integrato nella finestra principale dell’applicazione.

Nel pannello di controllo del nuovo Waterfall integrato, vi sono i nuovi controlli Stand-alone, Max PeakH e Res Adapt:

Stand-Alone attiva il Waterfall su finestra indipendente.

La funzione Max PeakH consente che i dati acquisiti tra un UpdateTime e l’altro non vadano persi. Per esempio, se UpdateTime è impostato a 500ms e Max PeakH è spento, ogni mezzo secondo verrà aggiunta una riga nel Waterfall con lo spettro dell’istante, mentre con Max PeakH acceso ogni riga sarà il max hold degli ultimi 500ms. Facendo click sulla scritta Max PeakH è possibile selezionare un processo Average di aggiornamento piuttosto che un max hold.

La funzione Res Adapt, normalmente accesa, adatta la risoluzione dei dati alla dimensione in pixel della finestra Waterfall, in modo che eventuali segnali presenti più “stretti” della risoluzione video siano comunque visualizzati. Se si utilizza la funzione di zoom, la funzione Res Adapt andrebbe spenta al fine di usufruire del massimo dettaglio disponibile.

Le funzioni appena viste sono presenti anche sul pannello del Waterfall su finestra indipendente:

Inoltre, su questo pannello sono disponibili i controlli Vertical per orientare il Waterfall in verticale, Levels per la visualizzazione della legenda con i colori assegnati per ogni ampiezza del segnale, Time Axis per visualizzare l’ascissa con le informazioni del tempo, Time Labels per la visualizzazione di etichette di tempo all’interno del Waterfall, Hold per fermare la visualizzazione e infine ZReset per effettuare il reset dello zoom ai valori iniziali.

Auto esportazione dati di spettro

Da questa versione è possibile impostare l’esportazione automatica dei dati di spettro in formato testo comma delimited. In Settings->Logs/Export sono presenti i diversi settaggi per questa funzionalità:

Innanzitutto per abilitare l’esportazione automatica occorre definire un percorso di destinazione dei file di testo che SATSAGEN andrà a creare. Specificare nella casella Destination path il percorso desiderato e in Min disk free space la percentuale minima di disco libero presente nell’unità del percorso specificato, sotto la quale SATSAGEN interromperà la scrittura per evitare fenomeni di disk full.

Una volta definito il percorso di destinazione e la soglia di disco libero, l’abilitazione si concretizza con la scelta del metodo con il quale l’innesco dell’esportazione automatica dovrà avvenire.

Abilitando la casella Timer, l’esportazione avverrà ad ogni intervallo in secondi specificato nella casella accanto.

Selezionando MKR monitor max level l’innesco della esportazione avverrà quando un segnale monitorato dalla funzione MKR monitor (vista precedentemente nel paragrafo Marker monitor) raggiungerà il livello definito dalla manopola Max del pannello MKR monitor.

Se selezionata la casella Triggers, l’esportazione avverrà in conseguenza dell’attivazione di uno dei trigger predisposti nel pannello SA Triggers.

Entrambi i suddetti metodi MKR monitor max level e Triggers sono condizionati da un intervallo minimo di riattivazione definito nella casella Min interval, entro il quale eventuali inneschi saranno ignorati.

I suddetti metodi non sono esclusivi, quindi è ammessa qualsiasi combinazione di configurazione dei Timer, triggers e MKR monitor max level.

Infine se attivati i controlli Spectrum screenshot e Waterfall screenshot, ad ogni esportazione automatica che si attiverà verranno effettuati anche i relativi screenshot impostati.

Dati di calibrazione

Da questa versione è presente una funzione che permette il salvataggio e il caricamento da file dei dati di calibrazione dello SNA.

A questa funzione si accede mediante le voci di menu sotto File->Calibration data:

Nel caso si stia utilizzando il VNA, le suddetti voci funzioneranno al pari dei pulsanti Load e Save presenti nell’apposito pannello VNA Calibration.

Ripristino dimensione e posizione finestre

Abilitando la funzione Restore saved window size and positions da Settings->Appearance, le dimensioni e posizione della finestra principale, del waterfall integrato e su finestra indipendente, verranno salvate in chiusura applicazione e riapplicate al riavvio della medesima.

Anche gli stati di massimizzazione o riduzione ad icona della finestra principale saranno salvati e ripristinati al riavvio dell’applicazione.

Gesture

Attivando il controllo Gesture enabled da Settings->Appearance, si rendono disponibili le seguenti gesture all’interno della finestra di scope dello spectrum analyzer, a patto che il cursore del mouse sia all’interno dello scope dello spectrum analyzer, ma lontano dai bordi e da eventuali cursori presenti:

Frequenza centrale. Tenendo premuto il tasto sinistro del mouse e muovendosi orizzontalmente, la frequenza centrale varierà con gli step definiti. Si immagini la visualizzazione dello spettro come su un foglio di carta, lo spostamento verso sinistra aumenterà la frequenza centrale e uno spostamento verso destra la diminuirà.
Span. Tenendo premuto il pulsante destro (o il pulsante centrale del mouse) e muovendosi orizzontamente, lo span aumenterà in direzione di sinistra e diminuirà spostandosi verso destra.
Zoom. Tenendo premuto uno qualsiasi dei pulsanti del mouse e contemporaneamente tenendo premuto il tasto Ctrl, il movimento del mouse verticale e orizzontale effettuerà rispettivamente lo zoom verticale e orizzontale dello spettro visualizzato. Su schermi touch, verrà gestito lo zoom orizzontale mediante la classica gesture a due dita sullo schermo.

Se abilitato Gesture reversed da Settings->Appearance, le suddette gesture funzioneranno rovesciate, per esempio la frequenza centrale aumenterà se manteniamo premuto il pulsante sinistro del mouse e lo muoviamo verso destra.

Monitoraggio delle risorse

Da questa versione, è abilitata di default una funzionalità automatica di controllo dei tempi di elaborazione del PC nell’ambito dello spectrum analyzer di SATSAGEN. Questa funzione rileva eventuali superamenti di soglie di timeout preimpostate, in particolare sui tempi di acquisizione e trattamento dei dati dai dispositivi SDR e interviene riducendo progressivamente il carico di lavoro al fine di riportare se possibile le tempistiche sotto le suddette soglie in modo da non inficiare con rallentamenti o blocchi l’operatività sui comandi dell’interfaccia utente. Per esempio tale funzione può intervenire riducendo l’FFT size o spegnendo il Fast cycle quando rileva che tali impostazioni possono portare a rallentamenti o blocchi dell’applicazione. Gli interventi automatici sono segnalati con l’apertura della finestra di tracelog e un messaggio esplicativo dell’intervento.

E’ possibile disattivare, o riattivare la suddetta funzionalità tramite il menu Settings->SA resource monitor.

SATSAGEN v.0.7.1.4

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In questa versione è presente la funzionalità VNA.

Sono richiesti un ADALM-PLUTO Rev.C/D o un Pluto+ e un bridge o accoppiatore direzionale per poter utilizzare la funzione VNA.

Da questa versione, SATSAGEN non effettuerà più alla prima connessione l’estensione del range di frequenze di Pluto. L’utente può decidere su quale modello di transceiver effettuare la forzatura agendo sulla lista Transceiver in Settings->Devices.

SATSAGEN VNA

Guida base per il setup e le funzioni essenziali

Requisiti minimi:

Un ADALM-PLUTO Rev.C/D con versione firmware 0.33 o superiore

Oppure

Un Pluto+ con il firmware fornito dal venditore

Un accoppiatore direzionale SMA o un bridge con appropriate specifiche di direzionalità, range di frequenze e fattore di accoppiamento.
Un cavetto F/F IPEX4
Un cavetto M/M SMA
Un adattatore M/M SMA
Un kit di calibrazione VNA costituito dagli adattatori corto, carico e open
Due attenuatori SMA (opzionali)

Setup Hardware:

Connettere RX e TX del secondo canale con il cavetto F/F IPEX4 di loopback. Ho usato un cavetto con attenuatore autocostruito. L’attenuatore non è indispensabile.

Connettere l’accoppiatore direzionale a Pluto come nella foto. Gli attenuatori sono opzionali anche in questo caso. Nel mio setup ho usato un accoppiatore direzionale SMA da 16dB, 2-18GHz.

In questo setup, come alternativa all’accoppiatore direzionale, ho usato un economico bridge che va bene fino a circa 1,5 GHz.

Un’altro esempio di setup dove viene usato un Pluto+ come device

Configurazione dell’applicativo:

Esegui SATSAGEN su una nuova installazione
Da Settings->Devices seleziona il modello su ADALM PLUTO e il ricetrasmettitore su AD9361 + 2r2t
Collega il Pluto alla porta USB del computer
Attendi finché il PC non riconosce il dispositivo, quindi premi il pulsante Scan. Il dispositivo dovrebbe apparire su SDR Device.
Fare clic su OK per chiudere la pagina Settings
Premi il pulsante di Power e la fase di configurazione di Pluto dovrebbe iniziare.
La griglia dovrebbe apparire in circa 15 secondi.
Torna alla pagina Settings e vai alla scheda SNA/VNA mode.
Seleziona VNA
Vai alla scheda level correction.
Imposta TX level offset e RX level offset con i valori degli attenuatori eventualmente collegati alle porte esterne di Pluto. Assicurati di inserire valori negativi o seleziona Loss. Imposta 2nd channel TX Level Offset con il valore dell’attenuatore eventualmente presente sul cavo di loopback F/F IPEX4.

Esempio di calibrazione VNA:

Fai click su Power
Imposta Start Freq. MHz e Stop Freq. MHz con il range di frequenze desiderato (conforme alle specifiche dell’accoppiatore direzionale usato). Per esempio, Start Freq. = 1000 MHz e Stop Freq. = 3000 MHz
Imposta Resolution inizialmente a 100 punti
Avvia la scansione con un click sul pulsante VNA
Connetti l’adattatore SMA Short (dal kit di calibrazione VNA) alla porta dell’accoppiatore direzione
Premi il pulsante Short che trovi nel pannello VNA Calibration e attendi fino a quando il colore cambia da rosso a verde
Rimuovi l’adattatore SMA Short e connetti l’adattatore SMA Open
Premi il pulsante Open dal pannello VNA Calibration e attendi fino a quando il colore cambia da rosso a verde
Rimuovi l’adattatore SMA Open e connetti l’adattatore SMA Load
Premi il pulsante Load dal pannello VNA Calibration e attendi fino a quando il colore cambia da rosso a verde

Premi Apply che trovi sempre nel pannello VNA Calibration tab. Un punto e un marcatore dovrebbero apparire al centro della carta di Smith:

Rimuovi l’adattatore SMA Load e connetti l’adattatore SMA Open all’accoppiatore direzionale. Un punto o un piccolo segmento dovrebbe apparire nella zona dell’infinito della carta di Smith:

Rimuovi l’adattatore SMA Open e connetti l’adattatore SMA Short all’accoppiatore direzionale. Un punto dovrebbe apparire nella zona del corto della carta di Smith:

Il setup illustrato consente un funzionamento del VNA “quasi” a due porte. Ciò significa che effettivamente può essere misurata solo una porta alla volta. Il passaggio da una porta all’altra richiede un intervento manuale.

Il primo canale del display format selezionato determina quale porta stiamo misurando. Per esempio, se selezioniamo il display format CH1 Logmag, CH1 Phase, verrà misurata la Porta 1 (o CH1 o S11). Mentre, sempre per esempio, sarà misurata la Porta 2 (o CH2 o S21) quando verrà selezionato il display format CH2 Logmag, CH2 Phase.

La stessa regola è valida per il Custom Display Format. L’impostazione del Main trace determinerà quale porta usare, con la costrizione che sia la 2nd e la 3rd trace devono essere dello stesso canale selezionato dal main trace.

Sviluppi possibili. Abbinando a Pluto un RF switch e relativa interfaccia di controllo si potrà ottenere un VNA a due porte effettive, in questo caso tutte le combinazioni di display format potranno essere selezionate e nessun intervento manuale per passare da una porta all’altra sarà più necessario.

Filtro passa banda a 450 MHz

Questo interessante filtro è stato realizzato da Luigi IZ7PDX. Si tratta di un passa-banda centrato a 450 MHz che Luigi utilizzerà come filtro IF in un suo transverter.

Il filtro passa-banda centrato a 450MHz di Luigi IZ7PDX visto dal pannello frontrale.

L’interno dello stesso filtro a 450 MHz con la sezione notch non ancora attivata (“parcheggiata” al momento a 580 MHz).

Luigi ha caratterizzato il filtro usando ADALM-PLUTO e SATSAGEN.

Il setup per l’analisi del filtro in questione. Si nota l’attenuatore posto sul lato RX per migliorare l’adattamento d’impedenza e preservare lo stadio RX di ADALM-PLUTO da possibili danneggiamenti.

La risultante curva di risposta in uno span di 200 MHz. La perdita d’inserzione risulta intorno a 1.3 dB

Una scansione effettuata su uno span a 700MHz

Luigi ha successivamente migliorato l’impedenza di ingresso e uscita del filtro agendo sui link di accoppiamento e misurando con un vector antenna analyzer:

Impedenza d’ingresso misurata con il vector antenna analyzer

Impedenza d’uscita del filtro misurata con l’ausilio di un vector antenna analyzer

La scansione con uno span di 200 MHz dopo il lavoro di miglioramento dell’impedenza in e out del filtro. Si nota che ora il filtro risulta più “stretto” come bandwidth rispetto alla scansione effettuata in precedenza, prima d’intervenire sui link di accoppiamento.

Grazie Luigi per aver condiviso questa tua bella realizzazione RF!

Trovate Luigi IZ7PDX su:
- Canale youtube
- Sito